• Nem Talált Eredményt

1.   Irodalmi háttér

1.6.   A fehérjeasszociációk mérésének jelentősége és módszerei

1.6. A fehérjeasszociációk mérésének jelentősége és módszerei 

A jelátviteli folyamatokban a különböző méretű fehérje klaszterek képződése alapvető  jelentőségű, amit az ErbB receptorokkal kapcsolatban a „Bevezetés” eddigi fejezeteiben  bemutattam. Hasonló klaszterek a másodlagos jelátvivő proteinek között is képződnek, mint  pl. a KSR fehérje által alkotott platform a MAPK útvonalon (149). Ezért érthető, hogy a  klaszterizáció mérése az e témával foglalkozó sejtbiológiai és biofizikai témájú projektekben  központi jelentőségű. Ezen fejezet célja, hogy az egyes módszerek részleteinek bemutatása  és minden eljárás felsorolása nélkül rendszerbe szervezze azokat, és rámutasson arra, hogy  mik az egyes megközelítések előnyei és hátrányai. A módszerek közül azok, amelyek a  tárgyalt cikkek szempontjából lényegesek, részletesebb bemutatásra kerülnek. 

A módszereket célszerű két nagyobb csoportra osztani: 

1. Kvalitatív‐szemikvantitatív  eljárások:  Ezeket  a  módszereket  alkalmazzák  a  legkiterjedtebben  a  sejt‐  és  molekuláris  biológiai  kutatások  során.  Előnyük  az  egyszerűség,  ill.  az  általános  felszereltségű  sejtbiológia  laborban  való  megvalósíthatóság, de több potenciális hátulütővel is rendelkeznek. 

a. Koprecipitáció,  kémiai  keresztkötés,  co‐capping,  Western  blot:  a  legegyszerűbb és legáltalánosabban alkalmazott módszerek. Csak kvalitatívan  tudják  a  fehérjék  közötti kölcsönhatásokat  jellemezni,  és még  ezeket  az  eredményeket  is  körültekintően  kell  értelmezni.  Amennyiben  a  módszer  antitesttel vagy kémiai ágenssel történő keresztkötést igényel, reális annak az  esélye, hogy olyan molekulák is keresztbe kötődnek, amelyek az élő sejtben 

nem  álltak  kölcsönhatásban  egymással.  A  mesterségesen  indukált  kölcsönhatásokon kívül az a veszély is fenyeget, hogy az élő sejtből történő  kivonás során nemcsak ilyen arteficiális aggregátumok képződnek, hanem a  gyengén kölcsönható klaszterek szétesnek (150).  

b. Proximitás ligációs vizsgálat (proximity ligation assay, PLA) (151, 152): Az  eljárás alapja az, hogy a vizsgálandó két fehérjét megjelölik oligonukleotidhoz  kapcsolt antitestekkel. Amennyiben a két fehérje egymás közelségében van,  akkor a később hozzáadott lineáris összekötő oligonukleotidok segítségével  cirkuláris  DNS  képződik,  amely  RCA  (rolling  circle  amplification,  gördülő  cirkuláris amplifikáció) reakció segítségével sokszorozható. Ezen termékhez  fluoreszcensen  jelölt  oligonukleotid  hibridizálható,  amely  megjelöli  a  kölcsönható fehérjék helyzetet. A módszer kvantitativitásának hiányáról az 

„Eredmények és megbeszélés” fejezetben részletesen lesz szó (153). 

c. Nagy  áteresztőképességű szűrésre képes technikák (pl. élesztő két  hibrid  (yeast  two  hybrid,  Y2H),  bimolekuláris  fluoreszcencia  komplementáció  (bimolecular  fluorescence  complementation,  BiFC))  (154‐156):  Ezen  módszerek alapja, hogy azt a fehérjét („csali”, „bait”), aminek az interakciós  partnereit ki szeretnék mutatni, vagy egy transzkripciós faktor (Y2H esetében)  vagy  egy  fluoreszcens  fehérje  (BiFC  esetében)  egy  fragmentumához  kapcsolják,  míg  a  keresett  interakciós  partnereket  („áldozat”,  „prey”)  a  transzkripciós  faktor  vagy  a  fluoreszcens  fehérje  másik  doménjével  fuzionáltatják.  Ha  a  csali  és  az  áldozat  kölcsönhat  egymással,  akkor  a  transzkripciós faktor vagy a fluoreszcens protein két doménje is egymásra  talál, és így helyre áll a két részre hasított protein aktivitása: a transzkripció  vagy a fluoreszcencia detektálható. Felmerül annak a lehetősége, hogy a  kölcsönhatást nem a „csali” és az „áldozat” fehérje hozza létre, hanem a  transzkripciós  faktor  két  alegysége  vagy  a  fluoreszcens fehérje  N‐  és  C‐

terminális doménje. További limitáció, hogy a fragmentálódott fluorofór vagy  transzkripciós faktor rekonstruálása irreverzibilis. 

2. Kvantitatív eljárások: Míg az előző pontban említett módszerek esetében esély sincs  arra,  hogy  a  kölcsönhatást  kvantitatívan  jellemezzük,  addig  az  itt  tárgyalandó  eljárások  az  interakció  valamilyen  aspektusát  kvantitatív  szempontból  jellemzik. 

Lényeges, hogy az egyes módszerek eltérő érzékenységet mutatnak a különböző  méretű  és  stabilitású  klaszterekre.  Ez  ellentmondó  eredményekhez  vezethet,  amelyeket a módszerek korlátainak ismeretében fel lehet oldani. Általánosságban  elmondható,  hogy  ezen  módszerek  kifinomult  fizikai  és  matematikai  mérőmódszereket vagy kiértékelési eljárásokat foglalnak magukba, amelyek gyakran  elijesztik a sejt‐ és molekuláris biológiai közösség nagy részét (140, 154, 157, 158). 

a. Kolokalizáció mérése (159): Amennyiben két fluoreszcensen jelzett fehérje  eloszlása fluoreszcens mikroszkópos felvételen hasonló (korrelál egymással),  akkor feltételezhető, hogy a két molekula között valamilyen kölcsönhatás van. 

Számtalan tanulmány bizonyította már, hogy a kolokalizáció kvalitatív mérése  (zölddel  és  vörössel  jelölt  fehérjék  esetében  sárga  pixelek  megjelenése)  félrevezető lehet, ezért kizárólag a kvantitatív kiértékelés a mérvadó. Ennek  széleskörűen elterjedt változata a Pearson féle korrelációs koefficiens, de sok  más paraméter is számítható.  

b. Fluoreszcencia  rezonancia  energia  transzfer  (FRET)  (160‐162):  A  FRET,  amelynek rövidítését néha leírója alapján Förster típusú rezonancia energia  transzfernek értelmeznek, egy fluoreszcens, ún. donor molekula és egy nem  feltétlenül fluoreszcens akceptor molekula közötti dipól‐dipól kölcsönhatás  segítségével történő energia átadás  (160, 163, 164). A  folyamat során a  gerjesztett  donor  molekula  foton  emisszió  nélkül  energiát  ad  át  a  környezetében levő akceptornak. A folyamat feltételei a következők: (1) a  donor és az akceptor távolsága 2‐10 nm legyen; (2) a donor és az akceptor  orientációja megfelelő legyen, amit a 2 orientációs faktorral jellemeznek  (165‐167);  (3)  a  donor  normalizált  emissziós  és  az  akceptor  abszorpciós  spektrumai egymással kellő mértékű átfedést mutassanak, amit a átfedési  integrállal írnak le. A FRET sebességi állandóját a következő egyenlet adja  meg: 

  kFRETkonst J n  4 k Rf 62  (1) 

ahol a közeg optikai törésmutatója, a donor‐akceptor távolság és kf a  fluoreszcencia  sebességi  állandója.  Az  és  a  2  tagokon  kívül  a  többi  paraméter konstansnak tekinthető, azonban  ahhoz, hogy a FRET valóban 

távolság mérő módszerré válhasson, bizonyítani kell, hogy az orientációtól  való függés elhanyagolható. A legtöbb esetben FRET‐et molekuláris sokaságon  mérnek, ahol a fenti kFRET sebességi állandó átlagolódik. A konstans és a  konstansnak  tekinthető  tagok  (J,  n,  kf)  mellett  a  változó  paraméterek  átlagolódását kell megvizsgálni. Ezek átlagolódhatnak egymástól függetlenül  (‚R‐6Ú‚2Ú)  vagy szorzatként (‚R‐62Ú).  A  legtöbb  esetben  jó közelítéssel a  független átlagolódás következik be, amikor a donor és az akceptor gyors  rotációs mozgást végez. Ebben az esetben a 2 átlagát, 2/3‐ot helyettesítenek  az  egyenletbe  (dinamikus  átlagolódás),  és  a  sebességi  egyenlet  a  következőképpen egyszerűsödik (165‐167): 

  kFRETkonst R6  (2) 

azaz a FRET sebességi állandója csak a távolságtól függ. A FRET kompetál a  többi  relaxációs  mechanizmussal,  a  fluoreszcenciával  és  a  többi,  nem  fluoreszcens átmenettel, melyek sebességi állandói rendre kf és knf. A FRET  hatásfok (E) megadja azon gerjesztett donor molekulák arányát, melyek FRET  hatására relaxálódnak: 

  FRET

FRET f nf

E k

k k k

     (3) 

A  távolságfüggés  világos  kifejezése  érdekében  többször  használják  a  következő egyenletet: 

 

6 0

6 6

0

E R

R R

    (4) 

ahol R0 az ún. kritikus Förster távolság, amely egy adott donor‐akceptor párra  megadja azt a távolságot, ahol E=50%. 

  A FRET gyakorlati alkalmazhatóságát meghatározza az, hogy milyen  mérhető  folyamatokban  manifesztálódik.  Ezt  külön  kell  a  FRET  kétféle  változata esetében tárgyalni. 

(1) Hetero‐FRET: konvencionális FRET‐nek is szokták nevezni. Ebben az  esetben  a  donor  és  akceptor  molekulák  spektroszkópiailag  különböznek  egymástól. Ebben az esetben a FRET a donor fluoreszcencia intenzitásának 

csökkenéséhez (fluoreszcencia kioltás, „quenching”) és a donor fluoreszcencia  élettartamának a csökkenéséhez vezet (dinamikus kioltás): 

  1 DA 1 DA

D D

E F

F

      (5) 

ahol F és  a donor fluoreszcencia intenzitását és fluoreszcencia élettartamát  jelentik, a D alsó index arra utal, hogy csak a donor van jelen, a DA pedig arra,  hogy a donor mellett akceptor is van a rendszerben. A donor élettartamának  csökkenése  még  több  mérhető  változáshoz  vezet.  (i)  A  donor  rövidebb  fluoreszcencia élettartama miatt kevesebb idő áll a donor rendelkezésére,  hogy  a  gerjesztett  állapotban  forogjon,  ezért  kevésbé  depolarizálódik  a  fluoreszcencia: nő a donor fluoreszcencia anizotrópiája (168): 

 

0

0

1 1

1

DA

D

r E r

r r

 

   (6) 

ahol r0 a donor határanizotrópiája, r és rDA pedig a donor anizotrópiája az  akceptor nélkül és jelenlétében. A határanizotrópia az az anizotrópia érték,  amely egy „befagyott” molekula esetében mérhető, amely nem végez forgást  a fluoreszcencia élettartamnak megfelelő idő alatt. (ii) A donor kioltás egy  másik detektálási módszere az akceptor fotoelhalványításán (photobleaching)  alapszik. Ennek során megmérik a donor fluoreszcencia intenzitását akceptor  jelenlétében (FDA), majd az akceptort magas intenzitású gerjesztő fénnyel  kiégetik.  Mivel  ezáltal  megszűnik  az  akceptor  abszorpciós  képessége,  az  akceptor kiégetés után mért donor intenzitás megfelel az akceptorral nem  jelölt  minta fluoreszcencia intenzitásának (FD),  és a  FRET az (5) egyenlet  alapján kiszámítható (169, 170). (iii) A donor élettartamának csökkenése a  donor fotoelhalványítási kinetikáját is lassítja (171, 172). Ennek oka az, hogy a  fotoelhalványítás a gerjesztett állapotból kiinduló változás, amely a donor  fluoreszcens  tulajdonságainak  elvesztéséhez  vezet.  Mivel  a  donor  fluoreszcens élettartamának csökkenése miatt a donor kevesebb időt tölt a  gerjesztett  állapotban,  a  fotoelhalványítás  sebessége  lassul.  Egy  másik  gondolatmenet is hasonló következtetésre vezet. A donor fotoelhalványodása 

előtt  meghatározott  számú  fotont  tud  kibocsátani,  amit  a  FRET  nem  befolyásol. Az emittált fotonok száma arányos a fluoreszcencia‐idő grafikon  alatti  területtel.  Ennek  értelmében,  ha  a  donor  fotoelhalványítási  idejét  akceptor  jelenlétében  TDA‐val  és  nélküle  TD‐vel  jelöljük,  a  FRET  hatásfok  kiszámítható: 

  0  0

1

1

D DA

D

D DA

DA

AUC AUC

I T I E T E T

T

       (7) 

A  hetero‐FRET  mérésének  egy  másik  lehetőségét  adja  az  akceptor  fluoreszcenciájának  növekedése  (szenzitizált  emisszió),  amennyiben  az  akceptor fluoreszcens. Mivel a donor és az akceptor közötti szinte mindig van  spektrális átfedés, ennek kiszámítása mindig az átvilágítások ismeretében kell,  hogy történjen, és a műszertől, ill. a festékektől függ (161). Ennek vázlatos  leírása az „Anyagok és módszerek” fejezetben található. 

(2) homo‐FRET:  ebben  az  esetben  a  donor  és  az  akceptor  spektroszkópiailag  megkülönböztethetetlen,  azaz  ugyanolyan  kémiai  szerkezetű és  ugyanabban a  környezetben  levő molekula.  A  folyamatnak  ugyanazok a feltételei, mint a fentebb felsoroltak, azzal a kiegészítéssel, hogy  a J átfedési integrál itt egyazon molekula abszorpciós és normalizált emissziós  2. ábra. A donor fotoelhalványításon alapuló FRET mérés értelmezése a grafikon alatti  területek (AUC – area under the curve) alapján. A kék görbe a donor fotoelhalványítási  kinetikáját, míg a piros a donor akceptor jelenlétében mért fotoelhalványítási kinetikáját  mutatja. 

spektruma között értendő. Ennek van egy további fontos következménye. A  donor molekula által homo‐FRET‐tel gerjesztett akceptor egy további homo‐

FRET kölcsönhatásban lehet donor, és így az energia szétterjed a klaszterben  (3a. ábra). Ez lehetőséget teremt arra, hogy homo‐FRET mérésekkel a klaszter  méretét meghatározzuk. Az első molekula fluoreszcencia intenzitása ID(1‐E), és  IDenergiát ad át a sorban következő molekulának, amely IDE(1‐E) intenzitást  emittál,  és  IDE2  mennyiségű  energiát  a  harmadik  molekulának  ad. 

Általánosságban az n‐dik molekula által kibocsátott intenzitás az IDEn‐1(1‐E)  képlettel  írható  le,  és  a  molekuláris  sokaság  teljes  intenzitását  ennek  a  végtelen  mértani  sorozatnak  az  összege  adja,  ami  ID‐vel  egyenlő. 

Következésképpen nincs fluoreszcencia kioltás, a folyamat sem intenzitás, sem  élettartam méréssel nem detektálható  (3b. ábra).  A  homo‐FRET  egyetlen  mérhető manifesztációja a donor fluoreszcencia anizotrópiájának csökkenése.  

Egy  fluoreszcens  molekula  anizotrópiáját  polarizált  fénnyel  történt  gerjesztését követően az határozza meg, hogy a molekulák emissziós dipólusai  mennyire  maradnak  rendezettek  a  fluoreszcencia  élettartam  alatt.  Az  emissziós  dipólusokat  egy  kúppalásttal  szokás  reprezentálni.  A  rendezetlenséget a kúppalást nagyobb nyílásszöge mutatja, amit előidézhet  pl.  rotációs  mozgás.  Mivel  a  homo‐FRET segítségével  olyan  molekulák  is  gerjesztődnek,  melyek  emissziós  dipólusa  nem  párhuzamos  a  donor  molekuláéval, a molekuláris sokaság által kibocsátott fotonok rendezettsége,  anizotrópiája csökken (3c‐d. ábra). Mivel az anizotrópiát nemcsak a FRET  határozza meg, ezért molekuláris asszociáció mértékével való korreláltatása  problémás.  Ennek kiküszöbölésére  az  anizotrópiát vagy időfüggően  mérik  (128) vagy a fluorofór koncentrációtól való függését elemzik. Ennek részletei  az „Eredmények és megbeszélés” fejezetben kerülnek tárgyalásra.  

c. Fluoreszcencia  korrelációs  spektroszkópia  (FCS),  „number  and  brightness” 

analízis  (N&B)  (173,  174):  Az  FCS  esetében  egy  konfokális  mikroszkóp  detekciós térfogatában a fluoreszcencia fluktuációját mérik. Ha egy fehérjét  jelölünk fluoreszcensen, akkor annak homoasszociációját lehet detektálni. FCS  esetében a fluoreszcencia autokorrelációs függvényét számítják ki, ami több  paraméter mellett függ az egy pixelben levő molekuláris egységek számától  (ND). Ha a diffúzión kívül más folyamat nem járul hozzá a fluoreszcencia  intenzitás (F(t)) fluktuációjához, az autokorrelációs függvényt a következő  egyenlet írja le két dimenzióra korlátozott mozgás esetén: 

 

     

 

2

1 1

1 1

D D

F t F t

G F t N

  

   

   (8) 

ahol  az időt, a D a diffúziós korrelációs időt jelenti, míg a ‚Ú zárójel időbeli  átlagolást jelöl. A molekuláris egység lehet egy darab fluorofór (monomer), de  ha  klaszterről  van  szó,  akkor  a  dimer,  trimer,  stb.  számít  molekuláris  egységnek, feltéve, hogy együttesen lépnek be és hagyják el a detektálási  térfogatot.  Ha ismerjük  a  detektálási  térfogatban  a  detektálási  idő alatt  gyűjtött fotonok átlagos számát, akkor ennek  és az  ND‐nek a hányadosa  megadja a molekuláris egység molekuláris fényességét (M, a detekciós idő  alatt  a  detektálási  térfogatban  emittált és  detektált  fotonok  száma).  Ha  ismerjük egy fluorofór molekuláris fényességét (F), akkor M/F megadja a 

homo‐FRET  D

B C

donor  foton  gerjesztő 

fény 

homo‐

FRET 

3.  ábra.  (A)  Polarizált  fénnyel  történő  gerjesztés  hatására  kialakult  homo‐FRET  spektroszkópiailag azonos molekulák között. A kettős nyilak reprezentálják az oda‐vissza  is lejátszódó homo‐FRET kölcsönhatást (D = donor). (B) Homo‐FRET esetében a donorok  sokasága  által  kibocsátott  összes  fluoreszcencia  intenzitás  nem  csökken.  (C‐D)  A  fluoreszcencia anizotrópia FRET jelenléte nélkül (C) és homo‐FRET esetében (D). A donor  forgáskúpjának szélessége arányosan változik a molekula rotációs diffúziós mozgásával.  

ID

IDE2

ID(1‐E)

IDE(1‐E) 

IDE2(1‐E)

homo‐oligomerizáció  fokát.  Ezenkívül  az  autokorrelációs  függvény  illesztéséből kapott diffúziós korrelációs idő is függ az asszociáció mértékétől,  de  ebből  a  fentiekben  leírt  módon  megszámolni  a  klaszterben  levő  fluorofórok számát nem lehet (173). 

  A N&B mérések az FCS alapelvére épülnek (174). Az elv megértéséhez  vizsgáljuk meg egy pixel fluoreszcencia intenzitásának varianciáját. Ennek két  komponense van: (1) az egy pixelben levő molekulák számának fluktuációja  (N2); (2) a foton detektálás Poisson statisztikája (D2). A teljes varianciát (2) a  két komponens összege adja meg: 

  2N2D2  (9) 

Definiáljuk a látszólagos fényességet (B) a következő képlet szerint: 

     

 

22N2D2

B I N N   (10) 

ahol ‚NÚ a molekuláris egységek átlagos száma a detektálási térfogatban,   pedig  a  molekuláris  fényességük.  Statisztikai  megfontolások  alapján  belátható, hogy 

  N2 2 N , D2  N   (11) 

ezért 

      

 

 

N2 D22 N N  1

B N N   (12) 

Tehát  egy  pixelben  a  variancia  és  az  átlagos  fluoreszcencia  intenzitás  hányadosából ki lehet számítani a molekuláris egység molekuláris fényességét  (), aminek a fluorofór molekuláris fényességével történő összehasonlítása  megadja a homoasszociáció fokát. Megjegyzendő, hogy mind az FCS, mind a  N&B  módszernek  létezik  kétszínű  változata,  amellyel  két  különböző  fluorofórral jelölt molekula heteroklaszterizációja mérhető kvantitatív módon  (175, 176). 

d. Diffúzió  mérésén  alapuló  módszerek  (egyedi  partikulum  követés  (single  particle  tracking,  SPT),  fluoreszcencia  visszatérés  fotoelhalványítás  után  (fluorescence  recovery  after  photobleaching,  FRAP))  (177,  178):  Mindkét  módszer  esetében a  jelölt  (FRAP  esetében fluoreszcensen,  SPT  esetében 

fluoreszcensen vagy  arany gömbbel)  molekulák  diffúzióját  követjük, és a  diffúziós  állandó  fentebb  említett,  asszociációtól  (tehát  hidrodinamikai  sugártól) való függéséből lehet az oligomerizáció mértékére következtetni. Ez  SPT  esetében  úgy  történik,  hogy  az  egyedi  molekulák  diffúziós  pályáját  kirajzolják,  és  az  átlagos  négyzetes  elmozdulás  (‚r2Ú)  kiszámításával  a  következő egyenlet alapján meghatározzák a diffúziós állandót (D) (178): 

  r2 4Dt  (13) 

A fenti egyenlet kétdimenziós diffúzió esetében használható. FRAP esetében  egy megfigyelési területen egy erős lézerimpulzus segítségével elhalványítják  (photobleaching)  a  fluorofórok  fluoreszcenciáját,  majd  egy  alacsony  intenzitású lézer segítségével monitorozzák a fluoreszcencia visszatérését,  amelynek illesztéséből a diffúziós állandó meghatározható (177). Mindkét  diffúzió mérésén alapuló módszer esetében figyelembe kell venni azt, hogy a  diffúzió a sejtmembránban nagyon gyakran anomális (l. 1.5 fejezet). Kétszínű  SPT  mérések  esetében  a  két  fluorofór  pályájának  követésével  további  információ  is nyerhető. Egy fluorofór helyzete nanométeres  pontossággal  meghatározható (l. következő pont), és így a két vizsgált festék esetében  megállapítható, hogy mikor kerülnek molekuláris távolságba egymástól. A  folyamat statisztika analíziséből a dimerizáció kvantitatívan jellemezhető (28,  29). 

e. Lokalizáció  mérésén  alapuló  módszerek  (stimulált  emisszió  depléciós  mikroszkópia  (stimulated  emission  depletion  microscopy,  STED),  sztochasztikus  optikai  rekonstrukciós  mikroszkópia  (stochastic  optical  reconstruction microscopy, STORM), fotoaktivációs lokalizációs mikroszkópia  (photoactivation localization microscopy, PALM)) (179‐182): Az itt röviden  ismertetendő technikák  azon  a  feltevésen  alapulnak,  hogy a  molekuláris  asszociációk  jellemezhetők  akkor,  ha  az  egyedi  molekulák  pozícióját  nanométeres pontossággal ismerjük. Ilyenkor két molekula akkor tekinthető  egymással asszociáltnak, ha néhány nanométerre vannak egymástól. Hogy  mindez fluoreszcens mikroszkóppal keresztülvihető legyen, át kell lépni az ún. 

Abbé  féle  határt,  ami  a  diffrakción  alapuló  leképező  rendszerekben  a  feloldóképességet limitálja: 

  

 0.6 d sin

n   (14) 

ahol  a  két  még  elkülöníthető  fluorofór  távolsága,    a  hullámhossz  (konfokális mikroszkópiában a gerjesztési), a tárgy és az objektív közötti  közeg  törésmutatója,    pedig  az  objektív  félnyílásszöge  (183).  A  három  technika  közül  a  STED  esetében  egy  lézernyalábbal  a  diffrakció  által  meghatározott  területen  gerjesztik  a  fluorofórokat,  majd  egy  fánk  alakú  nyaláb  segítségével  indukált  emisszióval  depletálják  a  gerjesztett  energiaszintet. A depletáló nyaláb intenzitásának beállításával elérhető, hogy  a  gerjesztett  molekulák  egy  néhány  nanométeres  átmérőjű  területre  korlátozódjanak (179).  

A PALM és a STORM technikák közös,  de a STED‐től eltérő elven  alapulnak. Mindkettő esetében azt használják ki, hogy egy fluorofór helyzete  nanométeres  pontossággal  meghatározható,  ha  képe  nem  fed  át  más  fluorofórok  képével.  Ehhez  azt  kell  elérni,  hogy  a  fluoreszcensen  jelölt  mintában egyszerre a fluorofórok töredéke legyen gerjeszthető állapotban. A  PALM esetében ezt fluoreszcens proteinek fotoaktiválásával, míg a STORM  esetében cianin típusú festékek fotokapcsolásával („photo‐switching”) érik el  (180‐182). 

A  kvantitatív  módszerek  nyilvánvaló  előnye,  hogy  számszerűsítik  a  protein  klaszterizáció valamilyen aspektusát. Azonban tekintettel kell lenni arra, hogy a fent  ismertetett  módszerek  érzékenységét  jelentősen  befolyásolja,  hogy  a  vizsgált  asszociátum milyen időskálán stabil és milyen méretű (hány protein van benne és  hány nanométer az átmérője). Ennek jelentőségére több közlemény mellett mi is  felhívtuk  a  figyelmet  (140,  154,  157).  Röviden,  bizonyos  módszerek  tényleges  molekuláris asszociátumokat mutatnak ki, amikor a vizsgált fehérjék között közvetlen  kontaktus  alakul  ki.  Ide  leginkább  a  strukturális  vizsgálómódszerek  (röntgen  krisztallográfia, NMR) tartoznak. A hetero‐FRET a fehérjék 2‐10 nm‐es szeparációs  távolsága esetén utal a kölcsönhatás jelenlétére, de itt figyelembe kell venni azt, hogy  ha a vizsgálat ideje alatt a két fehérje távolsága fluktuál, de néha a FRET távolságon 

belül vannak egymástól, akkor a kölcsönhatást ki lehet mutatni. Tehát a FRET jelezhet  valódi molekuláris asszociációt vagy egybezártságot („co‐confinement”) is, amikor a  fehérjéket valami  nem engedi  messzire eltávolodni  egymástól.  A  homo‐FRET az  energia  klaszterben  való  szétterjedése  miatt  érzékenyebb  a  nagyobb  méretű  klaszterekre, mint a hetero‐FRET. Az FCS és a hasonló elven működő eljárások (pl. 

N&B) szintén jelezhetnek valódi molekuláris asszociációt és egybezártságot is, de itt  az egybezártság dimenzióját a mikroszkóp feloldóképessége határozza meg. Tehát ha  a vizsgált fehérjék 100‐200 nm‐es  kalitkába vannak zárva, akkor a  kölcsönhatás  észlelhető ezekkel az eljárásokkal, míg FRET (homo‐ és hetero‐) esetében ez már nem  valószínű. A diffúzió mérésén alapuló eljárások inkább az egybezártságot, semmint a  közvetlen molekuláris interakciókat mutatják ki, bár az SPT esetében a molekulák  diffúziós  pályájának statisztikai  elemzésével valódi  molekuláris  interakciók létére  sikerült bizonyítékot szolgáltatni (28, 29). A nem kvantitatív eljárásokat nehéz a fenti 

„térképre”  ráhelyezni,  de  általánosságban  az  mondható  el,  hogy  többségük  az  egybezártságot mutatja ki. A fentiek ismerete nélkülözhetetlen olyan ellentmondó  kísérleti eredmények értelmezéséhez, amikor az egyik egy kölcsönhatás jelenlétére  utal, míg a másik erre utaló bizonyítékot nem talál. 

   

KAPCSOLÓDÓ DOKUMENTUMOK